KR20070018410A - Transdermal patch having micro-scale needle array and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피부를 통하여 체내에 약물을 전달하는 경피 패치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 약물의 피부 흡수율을 높이는데 사용될 수 있도록 피부 부착면에 무통증 미세 바늘 어레이를 형성시켜 구성한 경피 패치 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 경피 패치는 한쪽 면이 피부에 부착되는 면으로 되어 있으면서 이 피부에 부착되는 면에 복수개의 미세 바늘이 형성되어 미세 바늘 어레이를 구성하고 있는 지지시트와; 상기 지지시트의 피부 부착면에 점착제가 도포되고 이 점착제에 약물을 균일하게 분산시켜 형성된 약물 함유 매트릭스층;을 포함하는 것에 특징이 있는 것이다. The present invention relates to a transdermal patch for delivering a drug into the body through the skin and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a transdermal patch formed by forming a painless microneedle array on a skin attachment surface so as to be used to increase skin absorption rate of a drug It relates to a patch and a method of manufacturing the same. The transdermal patch of the present invention includes a support sheet having a surface attached to one side of the skin while a plurality of fine needles are formed on the surface attached to the skin to form a fine needle array; And a drug-containing matrix layer formed by uniformly dispersing a drug in the pressure-sensitive adhesive is applied to the skin adhesion surface of the support sheet.
이러한 본 발명의 패치에 의하면, 미세 바늘 어레이를 이용하여 약물의 경피흡수율을 높일 수 있고, 피부를 통해 신속한 약물 투입이 가능해지며, 통증 없이 피부를 통한 약물의 투여가 가능해진다. 또한 본 발명의 패치는 약물 주입의 목적 외에 피부에 각종 영양분 및 기능성 물질을 공급하기 위한 패치 혹은 마스크 팩 등으로 사용될 수 있다.According to the patch of the present invention, it is possible to increase the transdermal absorption rate of the drug by using the microneedle array, it is possible to promptly introduce the drug through the skin, it is possible to administer the drug through the skin without pain. In addition, the patch of the present invention can be used as a patch or mask pack for supplying various nutrients and functional substances to the skin in addition to the purpose of drug injection.
경피패치, 미세바늘어레이, 약물전달시스템, 사진식각, 건식식각, DRIE Transdermal patch, microneedle array, drug delivery system, photo etching, dry etching, DRIE
Description
도 1은 본 발명에 따른 경피 패치의 제1실시예를 도시한 단면도, 1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the transdermal patch according to the present invention,
도 2는 본 발명의 패치에서 미세 바늘 어레이를 가지는 지지시트를 도시한 사시도, Figure 2 is a perspective view showing a support sheet having a fine needle array in the patch of the present invention,
도 3은 본 발명의 패치에 구비되는 미세 바늘 형상의 여러 예를 도시한 사시도,3 is a perspective view showing several examples of the shape of the fine needle provided in the patch of the present invention,
도 4a 내지 도 4g는 본 발명에서 지지시트 및 미세 바늘 어레이를 성형 제조하기 위한 과정을 보여주는 공정도,Figures 4a to 4g is a process chart showing a process for forming and forming a support sheet and fine needle array in the present invention,
도 5는 본 발명에 따른 경피 패치의 제2실시예를 도시한 단면도,5 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the transdermal patch according to the present invention;
도 6a은 본 발명에 따른 제2실시예의 지지시트 성형을 위한 상, 하부몰드의 접합상태를 나타낸 단면도,6A is a cross-sectional view showing a bonding state of upper and lower molds for forming a support sheet according to a second embodiment of the present invention;
도 6b는 도 6a의 상, 하부몰드에 폴리머가 주입된 상태를 나타내는 단면도,6B is a cross-sectional view illustrating a state in which a polymer is injected into the upper and lower molds of FIG. 6A;
도 6c는 몰드 전체를 나타낸 단면도.6C is a cross-sectional view showing the entire mold.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>
1a, 1b : 경피 패치 10 : 지지시트1a, 1b: transdermal patch 10: support sheet
11 : 미세 바늘 11a : 중공11:
11b : 구멍형상 11c : 채널11b:
12 : 미세 바늘 어레이 13 : 폴리머12
20 : 매트릭스층 30 : 보호 필름20: matrix layer 30: protective film
40 : 몰드 40a : 캐비티40:
41 : 실리콘 기판 42 : 산화막41
43 : 포토레지스트 44 : 패턴43: photoresist 44: pattern
50 : 점착제층 60 : 백킹층50: adhesive layer 60: backing layer
61 : 저장공간61: storage space
본 발명은 피부를 통하여 체내에 약물을 전달하는 경피 패치 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 약물의 피부 흡수율을 높이는데 사용될 수 있도록 피부 부착면에 무통증 미세 바늘 어레이를 형성시켜 구성한 경피 패치 및 그 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a transdermal patch for delivering a drug into the body through the skin and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a transdermal patch formed by forming a painless microneedle array on a skin attachment surface so as to be used to increase skin absorption rate of a drug It relates to a patch and a method of manufacturing the same.
일반적으로 체내로 약물을 전달하기 위한 방법으로는 약물을 복용하거나, 주사를 통해 약물을 주입하거나, 피부를 통해 약물을 흡수시키는 방법이 있다.Generally, a method for delivering a drug into the body includes taking a drug, injecting the drug through injection, or absorbing the drug through the skin.
이러한 방법 중에서 경구투여, 즉 약물을 복용하는 방법은 두통, 졸음, 현기 증, 신경과민 등의 중추신경계 부작용과 오심, 소화불량, 설사, 소화성 궤양, 위장관 출혈, 천공 등 심각한 위장계 관련 부작용을 일으킬 수 있어, 단기요법으로만 사용이 제한되어 있다. Among these methods, oral administration, or medication, may cause central nervous system side effects such as headache, drowsiness, dizziness, and nervousness and serious gastrointestinal side effects such as nausea, indigestion, diarrhea, peptic ulcer, gastrointestinal bleeding, and perforation. As a result, their use is limited to short-term therapy.
또한 주사를 통해 약물을 주입하는 방법은 피부를 통해 바늘을 삽입하여 체내에 약물을 직접 주입하므로 흡수가 신속하지만, 전문가에 의해서만 투여해야 하는 번거로움이 있고(자가투여 곤란), 통상 직경 수밀리미터의 바늘을 이용하므로 주사할 때의 동통으로 인해 환자의 순응도가 좋지 않다. In addition, the method of injecting the drug by injection inserts the needle directly through the skin to inject the drug directly into the body, so the absorption is rapid, but it is cumbersome to be administered only by a specialist (difficult to self-administer), and it is usually Since needles are used, patient compliance is poor due to pain during injection.
상기한 부작용 및 결점을 없애기 위하여 경피투여에 의한 약물전달시스템(drug delivery system)의 개발이 활발히 이루어지고 있다.In order to eliminate the side effects and defects described above, the development of a drug delivery system (drug delivery system) by transdermal administration is being actively made.
통상 피부를 통해 흡수시키는 약물은 액제, 크림제, 겔제 등의 형태로 제형화되어 있는데, 액제, 크림제 또는 겔제는 제제 특성상 용량 조절이 곤란하며, 끈적거리거나 피복이 오염되는 문제점이 있다.In general, the drug to be absorbed through the skin is formulated in the form of a liquid, cream, gel, etc., liquid, cream or gel is difficult to adjust the dosage characteristics in the nature of the formulation, there is a problem that sticky or coating contamination.
따라서, 약물을 포함하는 패치(이하, 경피(硬皮) 패치라 함)를 피부에 붙여 피부를 통해 약물을 흡수시키는 방법이 이용되고 있다. Therefore, a method of attaching a patch containing a drug (hereinafter referred to as a transdermal patch) to the skin and absorbing the drug through the skin has been used.
경피 패치를 이용한 약물투여 방식은 피부를 통하여 약물이 흡수되므로 약물복용에 의한 부작용, 예컨대 초회통과효과나 위장장애, 음식에 의한 영향 등을 방지할 수 있고, 주사할 때의 동통과 불편을 없앨 수 있으며, 그 편리함으로 인하여 최근 사용이 점차 증가하고 있는 추세이다.The drug administration method using the transdermal patch absorbs the drug through the skin, thereby preventing side effects such as first-pass effects, gastrointestinal disorders, and food effects, and eliminating pain and discomfort during injection. And, due to its convenience, the use is increasing gradually in recent years.
그리고, 약물이 고분자 매트릭스로부터 일정한 속도로 지속적으로 방출되기 때문에 투여 횟수를 줄일 수 있고, 체내 약물 농도를 유효 혈중농도 범위 내에서 일정하게 유지하여 부작용을 최소화할 수 있으며, 부작용이 발현될 경우 즉시 투여를 중지할 수 있다는 장점 때문에 비스테로이드성 소염제, 스코폴라민, 니트로글리세린, 펜타닐, 클로니딘, 테스토스테론, 니코틴, 에스트라디올 등 여러 약물에 널리 적용되고 있다.In addition, since the drug is continuously released from the polymer matrix at a constant rate, the number of administrations can be reduced, and the drug concentration in the body can be kept constant within the effective blood concentration range, thereby minimizing side effects, and when side effects are manifested, immediately administer. Because of the ability to stop the nonsteroidal anti-inflammatory drugs, scopolamine, nitroglycerin, fentanyl, clonidine, testosterone, nicotine, estradiol and other drugs are widely applied.
경피 패치는 구조 및 약물을 함유하는 층의 구성에 따라 두 가지로 분류된다. Transdermal patches are classified into two types depending on the structure and composition of the layer containing the drug.
매트릭스형은 약물을 고분자나 점착제의 매트릭스층에 분산시켜 약물의 방출을 조절하는 것이며, 저장층형은 약물을 필름 사이에 형성된 저장공간에 저장하여 일정한 막을 통해 방출을 제어하고 점착제층을 별도로 설계하는 것이다. The matrix type is to control the release of the drug by dispersing the drug in the matrix layer of the polymer or adhesive, the storage layer type is to store the drug in the storage space formed between the film to control the release through a certain membrane and to design the adhesive layer separately .
이 중에서 저장층형 경피 패치는 일반적으로 약물이 통과하지 못하는 약물 불투과성의 백킹층(backing layer)과, 약물 투과성의 약물 투과막과, 패치를 피부에 밀착시키는 점착제층을 포함하며, 약물이 저장되는 저장공간은 백킹층과 약물 투과막 사이에 마련된다.Among these, the storage layer type transdermal patch generally includes a drug-impermeable backing layer through which drugs cannot pass, a drug-permeable drug permeable membrane, and an adhesive layer that adheres the patch to the skin. The storage space is provided between the backing layer and the drug permeable membrane.
한편, 이러한 경피 패치의 가장 큰 단점은 피부를 통한 약물의 흡수율이 매우 낮기 때문에 피부의 투과장벽으로서의 기능을 감소시켜야 한다는 점인데, 일반적으로 경피 패치를 통한 약물 흡수율은 대략 20% 정도로 알려져 있으며, 현재까지 흡수율 향상을 위한 방법으로서 피부흡수 촉진제 사용, 전구약물 이용 등의 화학적인 방법과, 이온삼투요법, 전기영동법 등의 물리적인 방법이 알려져 있다. On the other hand, the biggest disadvantage of such transdermal patches is that the absorption rate of the drug through the skin is very low, so the function of the skin's penetration barrier should be reduced. Generally, the rate of drug absorption through the transdermal patch is known to be approximately 20%. As a method for improving the absorption rate, chemical methods such as the use of a skin absorption accelerator, prodrug use, and physical methods such as iontophoresis and electrophoresis are known.
그러나 이들 공지된 방법을 이용한다 하더라도 약물 흡수율을 만족할 만한 수준까지 향상시키는 데는 아직 한계가 있고, 따라서 약효를 기대하기 위해서는 흡 수율을 고려하여 과다한 약물의 사용이 불가피하다.However, even if these known methods are used, there is still a limit to improving the drug absorption rate to a satisfactory level. Therefore, in order to expect the drug efficacy, excessive drug use is inevitable in consideration of the absorption rate.
특히 피부흡수 촉진제는 사용하려는 제제의 설계형식이나 구성성분의 물리화학적 성질에 따라 그 종류가 결정되고, 효과를 나타내기 위해서는 일정 수준 이상의 농도가 필요한데, 피부흡수 촉진제들을 첨가하는 경우 시간이 경과함에 따른 결정생성의 방지가 용이하지 않고, 부착력 및 응집력 등의 점착물성이 사용에 부적합하게 변화하는 단점이 있다.In particular, the type of skin absorption accelerator is determined according to the design type of the formulation to be used or the physicochemical properties of the component, and a certain level or more is required to have an effect, and when the skin absorption accelerators are added, It is not easy to prevent crystal formation, and there is a disadvantage in that adhesive properties such as adhesion and cohesion are unsuitably changed for use.
또한 전기를 이용하는 기술은 패치가 전지, 전극, 회로 및 기타 부품을 지녀야하기 때문에 제품 구성이 복잡함은 물론 크기가 크고, 가격이 고가일 뿐만 아니라 사용하고 난 뒤 폐기물이 다량 발생하는 등의 문제점을 가지고 있다.In addition, the technology that uses electricity has a problem that the patch has to have a battery, an electrode, a circuit and other parts, and the composition of the product is not only complicated, but also large and expensive, and a large amount of waste occurs after use. have.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 피부 부착면에 무통증 미세 바늘 어레이를 형성시켜 구성함으로써, 이 미세 바늘 어레이를 이용해 약물의 경피흡수율을 높일 수 있고, 피부를 통해 신속한 약물 투입이 가능해지며, 통증 없이 피부를 통한 약물의 투여가 가능해지는 경피 패치 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been invented to solve the above problems, by forming a painless microneedle array on the skin adhesion surface, it is possible to increase the percutaneous absorption of the drug using this microneedle array, through the skin It is an object of the present invention to provide a transdermal patch and a method of manufacturing the same, which enables rapid drug administration and enables the administration of drugs through the skin without pain.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 따른 미세 바늘 어레이를 가지는 경피 패치는, 제1실시예로서,The transdermal patch having the microneedle array according to the present invention is, as a first embodiment,
한쪽 면이 피부에 부착되는 면으로 되어 있으면서 이 피부에 부착되는 면에 복수개의 미세 바늘이 돌출 형성되어 미세 바늘 어레이를 구성하고 있는 지지시트와;A support sheet having one surface attached to the skin and having a plurality of fine needles protruding from the surface attached to the skin to form a fine needle array;
상기 지지시트의 피부 부착면에 점착제가 도포되고 이 점착제에 약물을 균일하게 분산시켜 형성된 약물 함유 매트릭스층;A drug-containing matrix layer formed by uniformly dispersing a drug in the pressure-sensitive adhesive is applied to the skin adhesion surface of the support sheet;
을 포함하는 것에 특징이 있는 것이다.It is characterized by including.
그리고, 본 발명에 따른 미세 바늘 어레이를 가지는 경피 패치는, 제2실시예로서,And, a transdermal patch having a fine needle array according to the present invention, as a second embodiment,
한쪽 면이 피부에 부착되는 면으로 되어 있으면서 이 피부에 부착되는 면에 복수개의 미세 바늘이 돌출 형성되어 미세 바늘 어레이를 구성하고 있는 지지시트와;A support sheet having one surface attached to the skin and having a plurality of fine needles protruding from the surface attached to the skin to form a fine needle array;
상기 지지시트의 피부 부착면에 형성된 점착제층과;An adhesive layer formed on the skin adhesion surface of the support sheet;
상기 지지시트의 다른쪽 면에 결합되어 지지시트와의 사이에 약물이 저장될 수 있는 저장공간을 형성하는 백킹층;A backing layer coupled to the other side of the support sheet to form a storage space in which drugs can be stored between the support sheet;
을 포함하여 구성되고, 상기 각 미세 바늘에 상기 저장공간의 약물이 배출될 수 있도록 미세 바늘 내부를 따라 지지시트를 관통하는 채널이 형성되어서 상기 미세 바늘 어레이를 통해 약물이 주입될 수 있게 된 것에 특징이 있는 것이다.And a channel penetrating through the support sheet along the inside of the microneedle so that the drugs in the storage space can be discharged to each of the microneedle so that drugs can be injected through the microneedle array. Is there.
또한, 본 발명은, 실리콘 기판을 식각 처리하여 상면에 미세 바늘 성형을 위한 캐비티 복수개가 배열 형성된 지지시트 성형용 몰드를 제작하는 단계와;In addition, the present invention, by etching the silicon substrate to form a mold for forming a support sheet formed with a plurality of cavities for fine needle molding on the upper surface;
상기 캐비티가 형성된 상면 위에 액상의 폴리머를 주입한 후 경화시켜, 피부 에 부착되는 한쪽 면에 복수개의 미세 바늘들이 돌출 형성되어 미세 바늘 어레이를 구성하고 있는 지지시트를 성형하는 단계와;Injecting a liquid polymer onto the upper surface on which the cavity is formed, and curing the liquid polymer to form a support sheet forming a microneedle array by protruding a plurality of fine needles on one surface attached to the skin;
상기 지지시트의 미세 바늘 어레이가 형성된 피부 부착면 위로 점착제를 도포하고 이 점착제에 약물을 균일하게 분산시켜, 약물 함유 매트릭스층을 형성시키는 단계;Applying an adhesive onto the skin adhesion surface on which the fine needle array of the support sheet is formed, and uniformly dispersing the drug in the adhesive to form a drug-containing matrix layer;
를 포함하는 미세 바늘 어레이를 가지는 경피 패치의 제조방법에 특징이 있는 것이다.Characterized in the method for producing a transdermal patch having a fine needle array comprising a.
또한, 본 발명은, 실리콘 기판을 식각 처리하여 채널 형성된 미세 바늘 어레이를 가지는 지지시트 성형을 위한 상부 몰드와 하부 몰드를 제작하는 단계와; In addition, the present invention comprises the steps of fabricating the upper mold and the lower mold for forming a support sheet having a fine needle array channel formed by etching the silicon substrate;
상기 상부몰드와 하부몰드를 접합시켜 상부몰드의 주입구를 통해 두 몰드 사이의 성형공간 내측으로 액상의 폴리머를 주입한 후 경화시켜, 피부에 부착되는 한쪽 면에 채널 형성된 미세 바늘 어레이가 돌출 형성된 지지시트를 성형하는 단계와;The support sheet is formed by joining the upper mold and the lower mold by injecting a liquid polymer into the molding space between the two molds through the injection hole of the upper mold, and then curing them to protrude a fine needle array having a channel formed on one side attached to the skin. Shaping;
상기 지지시트의 피부 부착면 반대쪽으로 백킹층을 결합하되, 지지시트와 백킹층 사이의 저장공간에 약물을 충전시켜 결합하는 단계와;Combining the backing layer to the opposite side of the skin attachment surface of the support sheet, and filling and storing a drug in a storage space between the support sheet and the backing layer;
상기 지지시트의 미세 바늘 어레이가 형성된 피부 부착면 위로 점착제를 도포하는 단계;Applying an adhesive onto the skin attachment surface where the fine needle array of the support sheet is formed;
를 포함하는 미세 바늘 어레이를 가지는 경피 패치의 제조방법에 특징이 있는 것이다.Characterized in the method for producing a transdermal patch having a fine needle array comprising a.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같 다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 피부를 통하여 체내에 약물을 전달하는 경피 패치에 관한 것으로서, 패치의 피부 부착면에 무통증 시술이 가능한 미세 바늘 어레이를 구비하여 약물의 경피흡수율을 높일 수 있도록 한 것에 주안점이 있는 것이다.The present invention relates to a transdermal patch for delivering a drug to the body through the skin, and has an emphasis on increasing the percutaneous absorption rate of the drug by providing a microneedle array capable of painless treatment on the skin attachment surface of the patch.
도 1은 본 발명에 따른 경피 패치의 제1실시예를 도시한 단면도이고, 도 2는 본 발명의 패치에서 미세 바늘 어레이를 가지는 지지시트를 도시한 사시도이며, 도 3은 본 발명의 패치에 구비되는 미세 바늘 형상의 여러 예를 도시한 사시도이다.1 is a cross-sectional view showing a first embodiment of the transdermal patch according to the present invention, Figure 2 is a perspective view showing a support sheet having a fine needle array in the patch of the present invention, Figure 3 is provided in the patch of the present invention It is a perspective view which shows the various examples of the shape of a fine needle.
이에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 패치의 제1실시예는 한쪽 면이 피부에 부착되는 면(10a)으로 되어 있으면서 이 피부에 부착되는 면(10a)에 미세 바늘 어레이(12)가 형성 구비되어 있는 지지시트(10)와, 이 지지시트(10)의 피부 부착면(10a)에 점착제가 도포되고 이 점착제에 약물을 균일하게 분산시켜 형성된 약물 함유 매트릭스층(20)을 포함하여 구성된다.As shown in the drawing, the first embodiment of the patch according to the present invention is provided with the
상기와 같이 이루어진 패치(1a)는 매트릭스층(20) 및 미세 바늘 어레이(12)를 덮으면서 제거가 가능한 약물 불투과성의 보호 필름(30)을 더 포함할 수 있으며, 이는 매트릭스층(20) 및 미세 바늘 어레이(12)를 보호하기 위한 필름으로서, 사용시에는 이 보호 필름(30)을 떼어낸 후 노출된 매트릭스층(20)을 피부에 붙여 패치를 고정시킨다.The patch 1a made as described above may further include a drug impermeable
이 중에서 지지시트(10) 및 이에 형성 구비되는 미세 바늘 어레이(12)는 인체에 무해한 폴리머를 사용하여 성형 제조할 수 있는데, 그 예로서 폴리메틸메타크릴레이트(Polymethylmethacrylate;PMMA), 봉합사 재료의 폴리머, 폴리디메틸실록세 인(Polydimethylsiloxane;PDMS), 폴리카보네이트(PC), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리에스테르 등이 있으나 이들에 한정되는 것은 아니다.Among them, the
상기 지지시트(10) 및 미세 바늘 어레이(12)의 재질로서 원하는 형상으로 성형이 가능하면서 특히 피부 내에서 녹을 수 있는 공지의 폴리머, 즉 봉합사(녹는 실)의 재료로 사용되는 폴리머를 사용하는 경우, 피부에 녹는 재료이기 때문에 미세 바늘이 피부에 삽입되어 뜻하지 않게 박히더라도 피부에는 무해한 장점이 있게 된다.As a material of the
전술한 바와 같이, 지지시트(10)에서 한쪽 면은 피부에 부착되는 면(이하, 피부 부착면이라 칭함)(10a)이 되고, 이 피부 부착면(10a)에는 복수개의 미세한 바늘(11)들이 소정의 배열을 이루어 형성 구비되는데, 지지시트(10)에서 각 미세 바늘(11)은 피부 부착면(10a)으로부터 소정 높이로 돌출된 기둥 형상으로 구비된다.As described above, one side of the
이때 각 미세 바늘(11)은 기둥 형상 내부에 중공(11a)이 형성된 구조로 구비될 수 있으며, 그 크기로는 피부 표피에 무통증 혹은 저통증으로 스크래치를 낼 수 있는 크기, 예컨대 20㎛ ~ 2mm의 폭과 20㎛ ~ 1mm의 길이로 구비되는 것이 바람직하다.At this time, each of the
또한 무통증 미세 바늘(11)의 형상으로는 도 3에 나타낸 바와 같이 원형 기둥이나, 육각형, 사각형, 삼각형 등의 다각형 기둥, 또는 십자형 기둥 등과 같이 다양한 형상으로 구비될 수 있으나, 이에 반드시 한정되는 것은 아니다.In addition, the shape of the painless
지지시트(10)에서 미세 바늘(11)은 피부 부착면(10a)의 일부 또는 전체 면에 일정 간격으로 균일하게 분포시킬 수 있으며, 필요에 따라서는 피부 부착면(10a)의 특정 부분에서 미세 바늘(11)의 밀도를 다른 부분과 달리하여 분포시킬 수도 있다(특정 부분에서 미세 바늘의 밀도를 상대적으로 크거나 작게 적절히 조절할 수 있음). In the
또한 바람직하게는 상기 지지시트(10)에서 각 미세 바늘(11)의 표면을 포함하여 미세 바늘(11)들이 형성된 피부 부착면(10a) 위에는 도체의 금속코팅층(14)을 추가로 형성시킬 수 있다.In addition, preferably, a metal coating layer 14 of a conductor may be further formed on the
금속코팅층(14)이 없더라도 약물 전달 디바이스로의 사용은 가능하나, 약전(약한 전압)을 걸어줄 경우, 이온영동(Iontophoresis)에 의해 약물이 더 빨리 침투되기 때문에, 미세 바늘을 금속의 전극 형태로 존재시킬 필요가 있다. Even if the metal coating layer 14 is not available, it can be used as a drug delivery device, but when a weak voltage is applied, the drug penetrates faster by iontophoresis. It needs to exist.
이에 플라스틱 재질 기반의 지지시트(10)의 미세 바늘(11) 표면 및 피부 부착면(10a) 위에 전도성 금속을 코팅하여 금속코팅층(14)을 형성한 후, 미세 바늘 어레이(12) 표면을 전극으로 사용하게 되면, 약물 전달 능력을 보다 항상시킬 수가 있게 된다.Accordingly, a metal coating layer 14 is formed by coating a conductive metal on the surface of the microneedle 11 and the
상기 금속코팅층 재료로는 인체에 무해한 금, 은 백금을 사용할 수 있다.As the metal coating layer material, gold, silver platinum, which is harmless to a human body, may be used.
상기 금속코팅층(14)은 금속 박막 증착에 널리 이용되고 있는 스퍼터링 방법에 의해 형성시킬 수 있으며, 스퍼터링 장치를 이용해 지지시트(10)의 미세 바늘(11) 표면 및 피부 부착면(10a) 전체에 전도성 금속을 스퍼터링 증착시켜 형성시킨다.The metal coating layer 14 may be formed by a sputtering method which is widely used for depositing a metal thin film. The metal coating layer 14 may be electrically conductive on the surface of the
한편, 상기와 같은 지지시트(10)를 제조하기 위해서는 미세 바늘(11)의 원하는 형상을 성형하기 위하여 음각의 몰드(mold)가 필요하며, 이 몰드는 반도체 제조 공정 및 장비를 이용하여 실리콘 기판으로부터 제조할 수 있다.Meanwhile, in order to manufacture the
즉, 실리콘 기판으로 제조된 몰드를 이용하여 플라스틱 성형 공정을 통해 지지시트의 평면 상에 무통증 미세 바늘을 대량으로 형성시킬 수가 있는 것이다.In other words, by using a mold made of a silicon substrate it is possible to form a large amount of painless fine needles on the plane of the support sheet through a plastic molding process.
여기서, 본 발명의 패치를 구성하는 지지시트, 특히 미세 바늘 어레이를 가지는 지지시트를 성형 제조하는 방법에 대하여 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.Herein, the support sheet constituting the patch of the present invention, in particular, a method of forming and manufacturing a support sheet having a fine needle array will be described in more detail as follows.
도 4a 내지 도 4g는 본 발명에서 지지시트 및 미세 바늘 어레이를 성형 제조하기 위한 과정을 보여주는 공정도로서, 도 4a 내지 도 4f는 몰드를 제작하는 과정을 나타내고, 도 4g는 제작된 몰드를 이용하여 지지시트 및 미세 바늘을 성형하는 과정을 나타낸다.Figures 4a to 4g is a process chart showing a process for forming and forming a support sheet and a fine needle array in the present invention, Figures 4a to 4f shows a process for manufacturing a mold, Figure 4g is supported using a manufactured mold The process of molding the sheet and the fine needle is shown.
참고로, 각 도면에 하나의 캐비티(40a)를 갖는 몰드(40) 제작 및 이 캐비티(40a)를 이용한 하나의 미세 바늘(11) 성형을 도시하고 있으나, 이는 도면을 통해 개개의 미세 바늘 성형을 명확히 보이기 위한 것일 뿐, 실제로는 상면에 복수개의 캐비티가 배열 형성된 몰드가 제작되어, 지지시트(10)의 평면 상에 복수개의 미세 바늘(11)로 이루어진 미세 바늘 어레이(도 2 참조)가 성형됨을 밝혀둔다. For reference, although a
우선 실리콘 기판(41)을 준비한 후 세정하여 오염물질인 금속잔류물, 유기물 등을 제거한 다음, 세정된 실리콘 기판을 산화로에 넣어 DI 워터(deionized water)와 함께 산화시켜 실리콘 산화막(SiO2)(42)을 형성한다(도 4a 및 도 4b).First, the
이어 산화막(42) 위에 포토레지스트(PR)(43)를 회전 도포한 후(도 4c) 소프 트 베이킹하는 포토레지스트 코팅 공정을 실시하고, 이후 사진식각(potholithography) 공정을 통해 미세 바늘 단면 형상(실제 공정에서 미세 바늘 어레이 단면 형상이 됨)에 해당하는 부분의 포토레지스트를 제거시킨 포토레지스트 패턴(44)을 형성한다(도 4d). Next, a photoresist coating process of rotating baking the photoresist (PR) 43 on the oxide film 42 (FIG. 4C) and then performing a soft baking is performed, followed by a fine needle cross-sectional shape (actual In the process, the
구체적으로, 산화막(42) 위로 코팅된 도 4c의 포토레지스트(43)에 미세 바늘 단면 형상(실제 공정에서 미세 바늘 어레이 단면 형상이 됨)을 전사하는 노광 공정과, 현상액을 이용하여 노광되거나 노광되지 않은 부분을 잔류시키는 현상 공정을 실시하는데, 먼저 노광 공정에서는 포토레지스트(43)의 소정 부분을 선택적으로 노광시키는 과정에서 미세 바늘 단면 형상의 패턴(pattern)이 형성된 포토 마스크를 이용하며, 노광원으로부터 이 포토 마스크를 통해 자외선 영역의 빛을 조사하여 포토레지스트에 미세 바늘 단면 현상을 전사시킨 뒤 포스트 베이킹을 실시한다.Specifically, an exposure step of transferring a fine needle cross-sectional shape (which becomes a fine needle array cross-sectional shape in an actual process) to the
이어 현상 공정에서 현상액을 사용하여 미세 바늘 단면에 해당하는 부분의 포토레지스트를 제거한 후 하드 베이킹을 실시하여 도 4d와 같은 포토레지스트 패턴(44)을 형성한다. Subsequently, the
이어 포토레지스트 패턴(44)에서 노출된 실리콘 산화막(42)을 식각마스크로 선택적으로 식각하여 기판(41) 표면을 노출시킴으로써 미세 바늘 단면 구조 형태의 식각 윈도우(45)를 오픈시키고(도 4e), 이후 피알 스트립(PR strip) 공정을 통해 포토레지스트 패턴(44)을 제거한 뒤 세정 공정을 통해서 식각 윈도우(45) 내에 존재하는 식각잔류물을 제거한다.Subsequently, the
이와 같이 포토레지스트 패턴을 완전히 제거한 후에는 반도체 제조 장비 중 DRIE(Deep Reactive Ion Etching) 장비를 이용하여 식각 윈도우(45)를 통해 노출된 실리콘 기판(41)에 미세 바늘 형상을 성형하기 위한 캐비티(40a)를 형상식각하여 형성시킨다(도 4f).After the photoresist pattern is completely removed, the
이와 같이 미세 바늘 형상의 캐비티(40a)가 형성된 실리콘 기판(41)은 미세 바늘 어레이(12) 및 지지시트(10)를 성형하기 위한 몰드로 사용된다. As described above, the
DRIE는 특정 물질에만 반응하는 반응성 가스(reactive gas)를 주입하는 선택적 건식 식각(dry etching) 기법으로서, 건식 식각 기법 중에서도 이온(ion) 가속에 반응성 가스(reactive gas)를 사용하는 식각 방법이다.DRIE is a selective dry etching technique that injects a reactive gas that reacts only to a specific material. Among the dry etching techniques, the DRIE uses a reactive gas for ion acceleration.
일반적으로 DRIE 장비를 이용하여 건식 식각을 수행할 경우 수 ㎛의 패턴에 대해서도 수직으로 식각이 가능하다. In general, when dry etching is performed using a DRIE device, vertical etching may be performed even for a pattern having a few μm.
이러한 DRIE 장비를 이용하여 노출된 실리콘 기판(41)에 수직으로 원하는 깊이만큼 건식 식각을 실시하면 미세 바늘 형상을 성형하기 위한 캐비티(40a)를 형성할 수가 있으며, DRIE 방법을 통하여 실리콘 기판(41)에 본 발명에서 제시한 100㎛ 이하의 미세 폭 및 원하는 길이의 바늘 성형을 위한 캐비티(40a)를 형성시킬 수 있다.By dry etching the desired depth vertically to the exposed
특히 DRIE 방법을 이용하여 실리콘 기판(41)을 식각하게 되면, 수 ㎛ ~ 100㎛ 이하의 폭으로 종횡비(aspect ratio)가 1:50 ~ 1:100까지 가능한 실리콘 몰드(40)를 제작하여 미세 바늘 혹은 극미세 바늘을 대량으로 성형 제작할 수가 있다.In particular, when the
형성되는 캐비티의 깊이는 성형하고자 하는 미세 바늘의 크기에 맞추어 공정 조건을 제어함으로써 조절이 가능하고, 포토레지스트 패턴의 설계에 따라 원형 기 둥이나, 육각형, 사각형, 삼각형 등의 다각형 기둥, 또는 십자형 기둥 등과 같이 다양한 형상의 캐비티를 형성시킬 수 있다.The depth of the cavity to be formed can be adjusted by controlling the process conditions according to the size of the fine needle to be molded, and depending on the design of the photoresist pattern, polygonal columns such as circular columns, hexagonal, square, triangle, or cross columns It is possible to form a cavity of various shapes such as.
수직으로 식각하는 건식 식각의 장점에 의해 실리콘 기판에서 수직방향으로 어떤 모양으로든 제작이 가능하며, 일 예로 실리콘 기판의 표면에 십자 형태로 패턴을 한 후 100㎛ 정도의 건식 식각을 실시하는 경우 100㎛ 깊이의 캐비티가 만들어진다.Due to the advantage of dry etching, it is possible to produce any shape in the vertical direction from the silicon substrate. For example, when a dry etching of 100 μm is performed after the cross pattern is formed on the surface of the silicon substrate, 100 μm is used. A cavity of depth is created.
이와 같이 DRIE를 이용하여 실리콘 기판을 몰드로 제작하므로 몰드의 해상력은 DRIE에 의해 식각 가능한 최소 선폭에 기인하며, 최소 제작 가능한 크기는 대략 수 ㎛ ~ 100㎛이다. As described above, since the silicon substrate is manufactured as a mold by using the DRIE, the resolution of the mold is due to the minimum line width that can be etched by the DRIE, and the minimum fabricable size is about several μm to 100 μm.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서 미세 바늘 어레이(12)를 가지는 지지시트(10)를 성형 제조하기 위하여, 실리콘 기판(41)을 대상으로 사진식각 및 DRIE 공정을 실시하여 지지시트 성형을 위한 몰드(40)를 우선 제작하게 되며(도 4f), 제작된 최종 몰드(40)에 지지시트(10)의 재료인 액상의 폴리머(13)를 투입하여 금형을 채우고(도 4g), 폴리머(13)를 경화시킨 후 몰드(40)로부터 탈형시키면, 도 2에 도시된 바와 같은 미세 바늘 어레이(12)를 가지는 지지시트(10)를 완성할 수 있게 된다. As described above, in order to manufacture and manufacture the
이와 같이 하여, 상기와 같이 지지시트(10)를 제작한 후 미세 바늘 표면 및 피부 부착면(10a) 위에 금속코팅층(14)을 증착, 형성시킨 뒤, 그 위로 점착제를 도포하고 이 점착제에 약물을 균일하게 분산시켜 약물 함유 매트릭스층(20)을 형성시키면, 미세 바늘 어레이(12)를 가지는 본 발명의 경피 패치(1a)가 제조될 수 있다.In this way, after the
이러한 본 발명의 경피 패치(1a)는 미세 바늘(11)의 크기가 피부 표피에 있는 통점 사이즈보다 작기 때문에 무통증으로 사용이 가능하다. The transdermal patch 1a of the present invention can be used painlessly because the size of the
즉, 미세 바늘(11)을 이용해 피부 표피에 약간의 스크래치를 무통증으로 낸 후 피부에 부착하여 사용하게 되며, 스크래치를 낸 상태에서 약물이 피부에 접촉하여 주입되므로 보다 신속히 피부를 통해 투과될 수 있다.That is, by using a fine needle (11) a little scratch on the skin epidermis painlessly attached to the skin and used, the drug is injected into the skin in the scratched state can be penetrated through the skin more quickly have.
이러한 본 발명의 경피 패치는 피부를 통해 체내에 약물을 주입하고자 하는 약물 주입의 목적 외에 피부에 영양분(비타민 C 등) 공급을 위한 패치 혹은 마스크 팩으로도 사용될 수 있으며, 피부 노화에 따른 주름 교정용으로도 사용이 가능하다.The percutaneous patch of the present invention may be used as a patch or mask pack for supplying nutrients (vitamin C, etc.) to the skin in addition to the purpose of drug injection to inject the drug into the body through the skin, and to correct wrinkles according to skin aging. Can also be used as.
한편, 도 5는 본 발명에 따른 경피 패치의 제2실시예를 도시한 단면도로서, 이를 설명하면 다음과 같다.On the other hand, Figure 5 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the transdermal patch according to the present invention, as follows.
본 발명에 따른 패치의 제2실시예는 한쪽 면이 피부에 부착되는 면(10a)으로 되어 있으면서 이 피부에 부착되는 면(10a)에 미세 바늘 어레이(12)가 형성 구비되어 있는 지지시트(10)와, 이 지지시트(10)의 피부 부착면(10a)에 형성된 점착제층(50)과, 상기 지지시트(10)의 다른쪽(10b) 면에 결합되어 지지시트(10)와의 사이에 약물이 저장될 수 있는 저장공간(61)을 형성하는 백킹층(60)을 포함하여 구성되고, 특히 지지시트(10)의 각 미세 바늘(11)에는 저장공간(61)의 약물이 배출될 수 있도록 미세 바늘(10) 내부를 따라 지지시트(10)를 관통하는 채널(11c)이 형성되어 있는 것이다.In the second embodiment of the patch according to the present invention, the
상기와 같이 이루어진 패치(1b)는 접착제층(50) 및 미세 바늘 어레이(12)를 덮으면서 제거가 가능한 약물 불투과성의 보호 필름(30)을 더 포함할 수 있으며, 이는 접착제층(50) 및 미세 바늘 어레이(12)를 보호하기 위한 필름으로서, 사용시에는 이 보호 필름(30)을 떼어낸 후 노출된 접착제층(50)을 피부에 붙여 패치를 고정시킨다.The
본 제2실시예의 패치(1b)는 지지시트(10)와 백킹층(60) 사이에 약물이 저장되어 있는 것으로, 백킹층(60)은 가장자리가 지지시트(10)의 가장자리와 접착되어 있으며(바람직하기로는 열접착된다), 백킹층(60)의 안쪽 부분은 지지시트(10)와 이격되어 볼록하게 나와 있고, 따라서 백킹층(60)과 지지시트(10) 사이에 약물이 저장될 수 있는 저장공간(61)이 마련된다.In the
상기 백킹층(60)은 열 접착성을 가지며 빛과 약물의 투과성이 없는 필름으로 구성될 수 있으며, 도시되지는 않았지만 저장공간(61) 내에 솜이나 스폰지와 같이 약물을 보유할 수 있는 소재로 채워질 수도 있고, 또한 백킹층(60)과 지지시트(10) 사이에 외력에 의해 백킹층(60)이 눌려 들어가는 것을 방지하기 위한 별도 지지구조물이 설치될 수도 있다.The
본 제2실시예에서 미세 바늘 어레이(12)가 형성된 지지시트(10)는 앞서 설명한 제1실시예의 것과 유사하나, 다만 미세 바늘(11)이 피부에 삽입된 상태에서 저장공간(61) 내에 채워진 약물이 미세 바늘(11)을 통해 피부 내로 직접 주입될 수 있도록, 각 미세 바늘(11)에 약물이 흐를 수 있는 관통 채널(11c)이 형성된 점에 차이가 있다.In the second embodiment, the
각 미세 바늘(11)의 채널(11c)은 제1실시예의 중공(11a)과는 달리 지지시트 (10)를 완전히 관통하도록 형성되어, 지지시트(10)와 백킹층(60) 사이의 저장공간(61)에서 미세 바늘(11)의 채널(11c)을 통해 유체가 출입할 수 있게 되어 있다.Unlike the hollow 11a of the first embodiment, the
본 제2실시예에서 미세 바늘 어레이(12)의 형상 및 치수, 지지시트(10)의 재질은 제1실시예의 그것과 동일하게 할 수 있으며, 상기 지지시트(10)에서 미세 바늘(11) 표면 및 피부 부착면(10a) 위에 도체의 금속코팅층(14)을 추가로 형성시키는 것 또한 동일하게 실시될 수 있다.In the second embodiment, the shape and dimensions of the
이하, 본 제2실시예를 설명함에 있어서, 미세 바늘(11)의 형상 및 치수, 배열상태, 그리고 지지시트(10)의 재질 및 제조 과정 중 제1실시예와 동일한 부분에 대해서는 설명을 생략하기로 한다.Hereinafter, in describing the second embodiment, the description of the same parts as the first embodiment of the shape and dimensions of the
유체가 흐를 수 있도록 각 미세 바늘(11)에 관통 채널(11c)이 형성된 지지시트를 제작하기 위하여, 도 4a ~ 도 4f의 과정대로 제작된 몰드(40)는 하부몰드(이하 하부몰드로 구분함)로 사용하게 되고, 상부몰드로 사용하기 위한 별도의 몰드(이하 상부몰드로 구분함)(70)를 추가 제작한다.In order to manufacture a support sheet having a through
상기 상부몰드(70)는 하부몰드(40)와 유사한 과정을 거쳐 제작한다.The
다만, 별도의 실리콘 기판(71)을 사용하여 제작하되, 도 4a ~ 도 4f의 방법으로 공정을 진행한 후, 마지막에 DRIE 식각을 통해 각 미세 바늘(11)의 구멍형상(11b)을 형성하기 위한 구멍형성부(72)만을 남기고 나머지 부분을 소정 깊이로 식각 제거하여, 상부몰드(70)를 제작한다.However, using a
상기 상부몰드(70)에는 DRIE 식각시에 액상의 폴리머(13)를 주입하는데 이용하기 위한 주입구(73)를 관통 형성(DRIE 식각으로 관통 형성)시킨다. The
이어, 도 6a에 도시한 바와 같이 상부몰드(70)를 뒤집어 하부몰드(40)와 마주 접합시켜 고정하는데, 이때 상부몰드(70)의 구멍형성부(72)가 하부몰드(40)의 미세 바늘 중공(11a)을 형성하게 되는 부분(40b)과 접합되도록 상부몰드(70)와 하부몰드(40)를 정렬시켜 접합시킨다. Subsequently, as shown in FIG. 6A, the
이어, 도 6b와 도 6c에 도시한 바와 같이, 상부몰드(70)의 주입구(73)를 통해 상부몰드와 하부몰드 사이의 성형공간 내에 액상의 폴리머(13)를 주입하면, 결국 지지시트(10)가 성형되며, 특히 각 미세 바늘(11)의 중앙부분에는 구멍형상(11b)과 중공부(11a)가 연결되어 미세 바늘(11)을 관통하게 되는 채널(11c)이 형성된다.6B and 6C, when the
도 6c는 몰드 전체를 도시한 단면도이다.6C is a sectional view of the entire mold.
이와 같이 제작된 지지시트(10)를 포함하는 제2실시예의 경피 패치(1b)는 보호 필름(30)을 제거한 후 미세 바늘 어레이(12)가 형성된 패치(1b)의 피부 부착면(10a)을 피부에 접착시켜 사용하게 되는데, 미세 바늘 어레이(12)가 무통증 상태로 피부에 삽입되어 약물이 주입되므로 보다 신속한 약물 투여가 가능해진다.The
이러한 제2실시예의 저장층형 경피 패치(1b)는 제1실시예의 매트릭스층 경피 패치(1a)와 동일 목적으로 사용이 가능하며, 그 밖에 미세 바늘 어레이(12)를 통해 무통증으로 약물 주사가 가능하므로, 어린 아이들의 주사제로 사용이 가능하고, 또한 자주 주사를 투여해야 하는 사람들에게는 종래 주사 바늘을 사용하는 고통에서 해방될 수 있게 된다.The storage layer type
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 경피 패치에 의하면, 패치의 피부 부착면에 무통증 시술이 가능한 미세 바늘 어레이를 형성시켜 구성함으로써, 다음과 같은 효과가 있다.As described above, according to the transdermal patch according to the present invention, by forming a fine needle array capable of a painless procedure on the skin adhered surface of the patch, there are the following effects.
1)종래의 패치와 비교하여 미세 바늘 어레이가 추가되어 이용됨으로써, 피부를 통한 약물의 흡수율을 높일 수 있으며, 보다 신속한 약물 투입이 가능해진다.1) The microneedle array is added and used as compared to the conventional patch, so that the absorption rate of the drug through the skin can be increased, and the drug can be injected more quickly.
2)미세 바늘 어레이를 이용함으로써, 무통증 약물 투여가 가능하다. 2) Painless drug administration is possible by using a microneedle array.
3)약물 주입의 목적 외에 피부에 각종 영양분(비타민 C 등) 및 기능성 물질을 공급하기 위한 패치 혹은 마스크 팩 등으로 사용될 수 있으며, 피부 노화에 따른 주름 교정용으로도 사용이 가능하다.3) It can be used as a patch or mask pack to supply various nutrients (vitamin C, etc.) and functional substances to the skin in addition to the purpose of drug injection, and can also be used for wrinkle correction according to skin aging.
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